DE4208140A1 - Drehkupplung fuer lichtwellenleiter - Google Patents
Drehkupplung fuer lichtwellenleiterInfo
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- G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
- G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
- G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
- G02B6/3834—Means for centering or aligning the light guide within the ferrule
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drehkupplung für Lichtwel
lenleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der Lichtwellenleitertechnik (LWL-Technik) stellt sich
immer wieder das Problem der rotierenden Verbindung zweier
Glasfasern. Um solche drehbaren Kupplungen zu erreichen,
sind verschiedene Systeme bekannt.
So können beispielsweise die Fasern der zu kuppelnden
Faserenden einkanalig auf der Drehachse angeordnet sein
oder es können mehrere Fasern radial, d. h. mehrkanalig vor
gesehen sein. Die Faser-Faserkopplung kann direkt (Spalt)
oder über optisch abbildende Elemente erfolgen, beispiels
weise in Form einer Spaltdrehkupplung, einer Linsendreh
kupplung usw.
Grundsätzlich sollten folgende Anforderungen erfüllt wer
den, was aber mit den bekannten beschriebenen Systemen
nicht gleichzeitig erreichbar ist:
- - exakte optische Kopplung der Faserenden mit minimalen Verlusten auch bei Rotation,
- - hohe Lebensdauer der Kupplung und Zuverlässigkeit der mechanischen Komponenten,
- - gleichbleibende optische Verluste bei Rotation,
- - niedrige optische Einfügeverluste,
- - Wellenlängenunabhängigkeit,
- - Verhinderung verlusterzeugender Effekte,
- - einfache Handhabung unter allen Betriebsbedingungen,
- - geringe Herstellkosten der Kupplung bei einfachen Fertigungsmethoden,
- - hohe Packungsdichten,
- - kleine Baugrößen bis hin zur Miniaturisierung.
Die Anforderungen an die für die optische Zentrierung der
Faserenden wichtigen Teile einer derartigen Drehkupplung
sind je nach der für die LWL verwendeten Glasfaser unter
schiedlich hoch, und zwar hinsichtlich der Koaxialität und
des Taumelfehlers der beiden Drehachsen zueinander einer
seits und zwischen den Fasern sowie den Drehachsen anderer
seits.
Verwendet man z. B. Einmodenfasern des Typs 9/125 mit 125 µm
Außendurchmesser und 9 µm Kerndurchmesser, muß der Koaxia
litätsfehler über die gesamte Drehverbindung, d. h. die Ab
weichung von Faserkern zu Faserkern, kleiner als 1 µm sein.
Das bedeutet, daß man hinsichtlich sämtlicher mechanischer
und optischer Bauteile Einzeltoleranzen erreichen muß, die
im Bereich von etwa 0,1 µm liegen. Dies ist als gravierende
Erschwernis bei der Fertigung anzusehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dreh
kupplung für Lichtwellenleiter zu schaffen, mittels der
eine Miniaturisierung erreicht wird, die Anzahl der
erforderlichen Teile verringert wird, so daß man ohne
optisch abbildende Elemente auskommt, und die Konstruktion
insgesamt vereinfacht ist, indem u. a. die Anzahl der zu be
achtenden Fertigungstoleranzen reduziert ist.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Er
findung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausge
staltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen be
schrieben.
Die erfindungsgemäße Drehkupplung weist ein Kupplungsteil
mit einer dem Durchmesser der zu kuppelnden Faserenden der
Lichtwellenleiter paßgenau entsprechenden Bohrung auf.
Diese nimmt die Faserenden, die ungefaßt belassen sind und
aus einer jeweiligen Fassungsbuchse herausragen, Stirn an
Stirn gegenüberliegend auf.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Hülsenenden beid
seits angefast sind und/oder daß die Faserenden eine ver
rundete Fase aufweisen bzw. selbst abgerundet sind.
Zum Schutz der relativ zueinander verdrehbaren Faserenden
ist zwischen den Stirn an Stirn in der paßgenauen Bohrung
des Kupplungsteils gegenüberliegenden Faserenden ein Spalt
gebildet. Dieser kann mit Indexflüssigkeit gefüllt sein, um
die auftretenden Reflexionen zu mindern.
Die durch die erfindungsgemäße Kupplung erreichte Faserver
bindung verfolgt im wesentlichen das Stift-Hülse-Prinzip,
wobei der Stift die nackte Faser bildet und die Hülse eine
paßgenaue Bohrung aufweist, die als Gleitlager dient.
Selbstverständlich muß das erfindungsgemäße Kupplungsteil
keine Hülse sein, sondern kann auch durch eine - drehbar
gelagerte - Fassung mit einer entsprechenden Durchgangsboh
rung gebildet sein.
Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, die erfor
derliche Zentrierung der Faserenden zueinander durch die
paßgenaue Bohrung des Kupplungsteils selbst zu erreichen,
was von erfindungswesentlicher Bedeutung ist.
Der Koaxialitätsfehler, d. h. die Abweichung von Faserkern
zu Faserkern, wird daher lediglich durch die Bohrung und
durch die Fasern bestimmt. Dies erbringt den wesentlichen
Vorteil, daß die für den Hersteller zu erfüllenden Tole
ranzforderungen sich lediglich noch auf die paßgenaue Boh
rung des Kupplungsteils beziehen, da ja die Toleranzen der
Faser in jedem Fall vorgegeben sind. D.h., es ist die Kon
struktion der erfindungsgemäßen Drehkupplung dadurch we
sentlich vereinfacht, daß die einzuhaltenden Fertigungsto
leranzen nur noch auf die paßgenaue Bohrung der als Kupp
lungsteil dienenden Hülse begrenzt sind.
Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen
Drehkupplung liegt in deren verringerter Baugröße. Wenn
nämlich die paßgenaue Bohrung in einer Hülse vorgesehen
wird, weist diese Hülse sehr kompakte Abmessungen auf, da
deren Innendurchmesser lediglich dem Durchmesser der Faser
enden entspricht und die erforderliche Führungslänge der
Hülse lediglich derart groß sein muß, daß die zu koppelnden
beiden Faserenden aufgenommen werden können.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel werden die Außen
abmessungen durch die mechanische Lagerung bestimmt. Außen
abmessungen von 5 mm Durchmesser und 15 mm Länge sind er
reichbar. Im Vergleich zu herkömmlichen Drehkupplungen wird
die Größe im wesentlichen von den optischen Komponenten
bzw. durch die mechanische Mindestgröße für Bauteile mit
Toleranzen im Sub-Mikrometerbereich bestimmt. Außenabmes
sungen vergleichbarer bekannter Drehkupplungen liegen bei
einem Durchmesser von 20 mm sowie einer Baulänge von 40 mm
und mehr, was die Vorteile der Erfindung verdeutlicht.
Die Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Drehkupplung sind
breit gefächert. Sie liegen im Maschinenbau, in der opto
mechanischen Meßtechnik, in der Sensorik, in der Steue
rungstechnik, z. B. bei Robotern, usw.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert.
Diese zeigt in der einzigen Figur schematisch im Schnitt
eine erfindungsgemäße Drehkupplung.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die dargestellte
Drehkupplung zur Verbindung der Faserenden 1, 2 zweier re
lativ zueinander verdrehbarer Lichtwellenleiter 3, 4 ein
Kupplungsteil in Form einer Hülse 5 auf. Diese ist mit ei
ner Durchgangsbohrung 6 versehen, deren Durchmesser paß
genau demjenigen der miteinander zu kuppelnden Faserenden
1, 2 entspricht.
Die Kupplungshülse 5 nimmt die zu kuppelnden Faserenden 1,
2 ungefaßt in ihrer Durchgangsbohrung 6 derart auf, daß
diese Stirn an Stirn gegenüberliegen und in dieser Durch
gangsbohrung 6 gleichzeitig zentriert sind. Zur leichten
Aufnahme der Faserenden 1, 2 sind die beiden Enden der Hül
senbohrung 6 jeweils mit einer Fase 7 versehen. In entspre
chender Weise weisen die Faserenden 1, 2 jeweils eine Fase
8 bzw. 9 auf, die verrundet ausgebildet ist.
Von besonderer Bedeutung ist, daß die zu kuppelnden Faser
enden 1, 2 der Lichtwellenleiter 3, 4 ungefaßt belassen
sind. Zu diesem Zweck ragen sie jeweils mit einer entspre
chenden Länge aus einer Fassungsbuchse 10 bzw. 11 heraus,
die durch eine geeignete Verbindungstechnik, beispielsweise
mittels Kleben oder dgl., auf dem betreffenden Faserende 1
bzw. 2 befestigt ist. Jede Fassungsbuchse 10, 11 weist, wie
aus der Zeichnung ersichtlich, außer einem Fassungsteil,
das auf dem betreffenden Faserende 1 bzw. 2 befestigt ist,
auch ein hieran angeformtes Buchsenteil 12 bzw. 13 auf, das
sich in der Kupplungsstellung der Faserenden 1, 2 mittels
Lagern 15, 16 drehbar an der Hülse 5 abstützt.
Die Faserenden 1, 2 weisen in der aus der Zeichnung er
sichtlichen Verbindungsstellung einen Spalt 14 zwischen
sich auf. Dieser dient dem Schutz der Faserenden 1, 2 und
ist, vorzugsweise zur Verringerung der Reflexion, mit einer
Indexflüssigkeit gefüllt.
Es ist von Vorteil, wenn die Länge der Kupplungshülse 5,
welche die als Faserführungsbohrung dienende paßgenaue
Durchgangsbohrung 6 aufweist, wenigstens dem Sechsfachen
des Faserdurchmessers entspricht.
Wie leicht ersichtlich, weist die beschriebene Drehkupplung
aufgrund ihrer Ausbildung und Anordnung u. a. den wesentli
chen Vorteil auf, daß zwischen den jeweiligen Lichtwellen
leitern 3, 4 Koaxialfehler und/oder Winkelfehler vorliegen
dürfen, ohne daß hierdurch die mechanische oder optische
Funktion der Drehkupplung wesentlich beeinträchtigt wird.
Dies beruht u. a. darauf, daß die biegsamen Lichtwellenlei
ter 3, 4 die Fehler ohne weiteres ausgleichen. Es muß nur
in jedem Fall gewährleistet sein, daß zwischen der Innenum
fangsfläche der Hülse 5 (Fläche der Durchgangsbohrung 6)
und der Außenfläche der Faserenden 1, 2 eine entsprechende
Gleitlagerfläche gebildet ist, um die Relativverdrehung der
Lichtwellenleiter 3, 4 zu ermöglichen.
Hinsichtlich vorstehend nicht im einzelnen erläuterter
Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die
Zeichnung sowie auf die Ansprüche verwiesen.
Claims (9)
1. Drehkupplung für relativ zueinander verdrehbare
Lichtwellenleiter,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein Kupplungsteil (5) mit einer dem Durchmesser der
zu kuppelnden Faserenden (1, 2) der Lichtwellenleiter (3,
4) paßgenau entsprechenden Bohrung (6) aufweist, welche
nach dem Stift-Hülse-Prinzip die ungefaßt belassenen und
aus einer jeweiligen Fassungsbuchse (10, 11) herausragenden
Faserenden (1, 2) Stirn an Stirn gegenüberliegend auf
nimmt.
2. Drehkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Bohrungsinnenfläche des Kupplungsteils (5) zu
sammen mit der Umfangsfläche der Faserenden (1, 2) als
Gleitlager ausgebildet ist.
3. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (5) eine
Fassung mit einer Durchgangsbohrung (6) ist.
4. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die paßgenaue Bohrung (6) des
Kupplungsteils in einer Hülse (5) vorgesehen ist.
5. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Länge des Kupplungsteils (5) minde
stens das Sechsfache des Faserdurchmessers beträgt.
6. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Enden der paßgenauen Bohrung (6)
beidseits des Kupplungsteils (5) angefast sind.
7. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Faserenden (1, 2) eine verrundete
Fase (8, 9) aufweisen bzw. selbst abgerundet sind.
8. Drehkupplung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Stirn an Stirn in der paß
genauen Bohrung (6) des Kupplungsteils (5) gegenüberlie
genden Faserenden (1, 2) ein Spalt (14) gebildet ist.
9. Drehkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Spaltraum zur Verringerung der Reflexion mit
einer Indexflüssigkeit gefüllt ist.
Priority Applications (1)
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DE19924208140 DE4208140C2 (de) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Drehkupplung für Lichtwellenleiter |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4208140A1 true DE4208140A1 (de) | 1993-09-16 |
DE4208140C2 DE4208140C2 (de) | 1995-02-09 |
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ID=6454044
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DE19924208140 Expired - Fee Related DE4208140C2 (de) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Drehkupplung für Lichtwellenleiter |
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DE (1) | DE4208140C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19607108A1 (de) * | 1996-02-26 | 1997-08-28 | Sel Alcatel Ag | Vorrichtung zur Kopplung von Lichtwellenleitern |
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US4909589A (en) * | 1988-12-11 | 1990-03-20 | Morris Robert K | Rotatable photonic coupling |
-
1992
- 1992-03-13 DE DE19924208140 patent/DE4208140C2/de not_active Expired - Fee Related
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EP1998414A3 (de) * | 2000-11-07 | 2010-06-09 | Endress+Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH+Co. KG | Sensor, der über einen Steckverbinder mit Mitteln zur Realisierung einer kontaktlosen Signalübertragung an eine Übertragungsleitung anschliessbar ist |
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US9551840B2 (en) | 2012-09-25 | 2017-01-24 | Bae Systems Plc | Provision of an optical rotating joint installation |
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DE4208140C2 (de) | 1995-02-09 |
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